Edizione telematica
di

 Ambiente Risorse Salute

Maggio 2000

 

Biotecnologie sostenibili?

Prof. Marcello Buiatti

(…) Vediamo di dare qualche criterio per eventuali biotecnologie sostenibili come alternativa al loro rifiuto totale, del resto impossibile dato che importiamo derrate alimentari e prodotti trasformati dall’estero.
Nella definizione classica, peraltro abbastanza vaga, tanto da permettere interpretazioni talvolta contrastanti, lo sviluppo sostenibile è quello sviluppo che è in grado di soddisfare i bisogni delle generazioni attuali senza compromettere la capacità delle generazioni future di soddisfare i propri bisogni. Questa concezione introduce il concetto di irreversibilità nei fenomeni naturali e quello di storicità nel senso che un atto compiuto in un dato momento storico può determinare cambiamenti irreversibili nel contesto e trasmettere i suoi effetti al futuro. Il contesto a cui ci si riferisce è l’ambiente, la biosfera in cui, in particolare, Homo sapiens gioca un ruolo importante per il suo impatto, superiore a quello delle altre specie ed anche in quanto attore dei processi economici, a loro volta intimamente legati alla struttura sociale.
Gli effetti delle operazioni economiche, e quindi dello sviluppo, vanno pertanto considerati rispetto allo stato dell’ambiente, e in particolare della biosfera, alla salute umana, al benessere collettivo (sociale) dell’uomo, a quello degli altri esseri viventi. Come abbiamo ricordato all’inizio, le modificazioni delle piante coltivate e degli animali allevati sono iniziate con l’agricoltura diecimila anni fa. Quello che si faceva allora era scegliere gli organismi che si ritenevano più adatti allo scopo e fare riprodurre soltanto loro. In molti casi, per quanto riguarda le piante (i grani, il tabacco, la patata, ecc.), si utilizzavano specie che si erano spontaneamente create per ibridazione fra varietà diverse, allo scopo di combinare le caratteristiche dei due genitori in modo positivo. Dopo l’incrocio, quindi, si sceglievano fra i prodotti di questo (i figli) quelli che sembravano essere specie diverse, dato che nei vegetali l’ibridazione interspecifica fra specie affini è forse il meccanismo fondamentale della evoluzione naturale. Nel novecento è nata la genetica, che ha permesso di compiere le stesse operazioni con più cognizione di causa e utilizzando le capacità predittive di questa, allora nuova, scienza.
Negli anni dal 1920 al 1950 si è scoperta la possibilità di creare artificialmente nuove specie utilizzando il meccanismo naturale ora descritto, scoperta che ha suscitato speranze che poi si sono rivelate, invece, fuori della realtà, data la difficoltà di combinare in modo positivo specie vicine ma abbastanza lontane da avere bisogno di adattare i rispettivi corredi ereditari nei prodotti di incrocio. Esempio positivo di questo processo è stato il Triticale, un ibrido interspecifico fra segale e grano costituito nel 1927, ma diventato utilizzabile per la produzione di foraggio resistente al freddo (questo carattere viene dalla segale) solo negli anni sessanta, dopo un lungo lavoro di selezione della progenie dell’incrocio iniziale. Da allora, le specie nuove prodotte sono state un certo numero, in particolare per quanto riguarda gli alberi da frutto e sono anche risultati produttivi, in particolare se derivanti da incrocio di specie non molto lontane l’una dall’altra. Negli animali, invece, per ragioni che non sto qui a dettagliare, si possono fare incroci fra specie diverse ma solo se sono molto vicine e spesso i prodotti di incrocio sono sterili. Così è del mulo e del bardotto, mentre il cinghiale si incrocia con il maiale, la capra con la pecora in alcuni casi, il lupo con il cane. In tutti questi casi, comunque, è utile ripeterlo, gli incroci sono stati compiuti fra specie che avrebbero potuto incrociarsi anche spontaneamente se messe vicine una all’altra.

Anche dopo la scoperta della ibridazione fra specie come metodo di miglioramento genetico l’opera dell’uomo quindi consisteva nel facilitare un processo essenzialmente naturale e nella opera di selezione dei prodotti da incrocio. Questa tecnica viene usata molto largamente anche ora, in particolare per la introduzione di un carattere positivo (ad esempio la resistenza ad un patogeno o ad un altro tipo di stress) da una specie selvatica affine ad una coltivata in modo da combinare il carattere "selvatico" con la produttività della specie ricevente. Questo anche per ovviare al fatto che la selezione di piante per un’agricoltura ad alto impatto ambientale e molto costosa ha provocato la perdita, nelle specie coltivate, di una serie di caratteri adattativi (di "rusticità") che sono invece rimasti nelle specie selvatiche affini, nelle zone di origine, spesso situate nel Sud del Mondo.

Alla riduzione della variabilità genetica delle piante coltivate, provocata dalla selezione di varietà ad alta produttività ma solo in presenza di crescenti apporti di chimica e di energia, si è cercato di rispondere aumentando la frequenza di mutazione spontanea con l’uso di radiazioni e di sostanze chimiche mutagene a cominciare dagli anni "60. Conviene notare che le mutazioni indotte non sono qualitativamente diverse da quelle spontanee anche se avvengono più frequentemente e non modificano da un punto di vista qualitativo le funzioni dei geni che restano gli stessi presenti normalmente negli organismi. Può succedere, tuttavia, che un gene sia inattivato o mutato in modo favorevole rendendo possibile il recupero di alcune caratteristiche, come ad esempio le resistenze, perse con la selezione. Con le mutazioni sono state infatti create migliaia di varietà in uso da molto tempo con alcuni consistenti vantaggi per la produzione. Non si sono potuti invece utilizzare i trattamenti mutageni sugli animali perché questi reggono molto meno delle piante i cambiamenti nel patrimonio ereditario, come abbiamo visto anche per la costituzione di ibridi interspecifici in gran parte sterili negli animali, fertili nelle piante.

Le tecniche che ho descritto, e in particolare la ibridazione interspecifica e le mutazioni, non sono davvero state inventate recentemente e lo studio dei loro effetti fornisce un enorme materiale da cui trarre utili insegnamenti su quello che si può o non si può e non si deve fare quando si modifica il patrimonio genetico degli esseri viventi. Questi insegnamenti sono tanto più interessanti quando si deve decidere sulla sostenibilità delle biotecnologie.
Vediamo allora quali effetti positivi e negativi hanno prodotto gli interventi precedenti sulle piante e gli animali domestici, giudicandoli alla luce di una esperienza di quasi settanta anni di miglioramento genetico.
Innanzitutto va detto che le nuove varietà e anche le nuove specie prodotte non hanno provocato direttamente alcun danno agli agroecosistemi né ai sistemi naturali di cui questi fanno parte. Questo nel senso che le caratteristiche genetiche di questi prodotti della selezione, che pure, per incrocio naturale, spontaneo attraverso il polline si sono diffusi, non hanno modificato l’esistente in modo rilevabile. Questo perché i metodi ora descritti non fanno che eseguire processi che avvengono in natura. L’intervento dell’uomo, infatti, incrocia varietà e specie che sarebbero capaci di produrre ibridi anche naturalmente se fossero vicine e il polline potesse passare dall’uno all’altro dei partner dell’incrocio. Inoltre, come ho detto, le specie nuove vengono dalla unione di altre che sono abbastanza vicine dal punto di vista evolutivo e cioè hanno corredi genetici non diversissimi e quindi combinabili in un insieme armonico. Le mutazioni, d’altra parte, come dicevo, sono le stesse che avvengono spontaneamente e quindi vanno incontro al normale effetto della selezione, in questo caso sia naturale che artificiale.

Questo non significa che tutto sia andato bene fino a ora nel processo di modificazione del patrimonio genetico delle piante ed animali domestici, ma soltanto che i danni non sono dovuti allo scambio ed unione di geni di per sé. Ciò significa che, invece, ci sono stati problemi anche consistenti, ma creati dagli obiettivi che si sono perseguiti nel lavoro di selezione. Premesso che le pratiche ora discusse, alla base della cosiddetta "rivoluzione verde " hanno avuto come abbiamo già detto, anche effetti estremamente positivi, almeno fino ai primi anni ‘80, nel senso che hanno permesso effettivamente di diminuire le carenze di cibo, in modo molto consistente, almeno in Asia e America latina (molto meno in Africa), vanno sottolineati i seguenti, importanti problemi:

a) Le piante e gli animali sono stati selezionati per una agricoltura, come dicevo prima, ad alti costi (alti input di energia e chimica) e ad alti impatti ambientali. Questo ha prodotto una serie di danni all’ambiente, dalla erosione dei terreni alla distruzione o modificazione della flora del terreno, all’inquinamento delle acque con fertilizzanti e pesticidi, ecc. Gli alti costi poi hanno impedito un pieno utilizzo delle innovazioni in molti Paesi, specialmente africani, ed è per queste ragioni e per la progressiva riduzione delle aree coltivate che adesso la produzione procapite di cibo, che dal 1982 è praticamente ferma, sta cominciando a diminuire.

b) L’uso della chimica per varietà, specie e razze che ne hanno bisogno per essere produttive ha ovviamente anche provocato un forte aumento dei pericoli per la salute umana

c) La selezione ha fortemente ridotto la biodiversità presente in piante ed animali domestici e l’ha, in particolare, privata dei geni che permetterebbero un ritorno ad una agricoltura più sostenibile, quali quelli per le resistenze agli stress provocati da patogeni e parassiti e da condizioni ambientali sfavorevoli (siccità, salinità, freddo, caldo, ecc.) o altri, che modulano il metabolismo in modo da permettere un accrescimento sufficiente con un consumo minore di fertilizzanti. Le fonti di biodiversità residue sono nelle collezioni di germoplasma esistenti nel Mondo e nei luoghi di origine di piante ed animali, situati quasi tutti nel Sud del Mondo. Da qui l’acuirsi del conflitto fra Sud e Nord e la necessità stessa della Convenzione per la biodiversità, in un tentativo di rendere possibile il progresso nel Sud e la modificazione complessiva verso la sostenibilità della agricoltura mediante incroci con piante, magari di specie selvatiche che posseggano ancora geni utili ad una diminuzione dell’impatto ambientale.

La conclusione complessiva di questa sperimentazione condotta per diversi decenni sembra essere che le modificazioni di piante ed animali possono essere considerate con certezza positive (sostenibili) solo se:
1) I geni introdotti provengono da organismi non troppo diversi geneticamente e quindi si inseriscono in modo armonico nel contesto genetico precedente.

2) I prodotti a cui si mira hanno effetti positivi sulla agricoltura e cioè tendono a renderla sostenibile, come del resto affermano la Politica Agricola Comunitaria e anche quelle di gran parte dei Paesi del Mondo.

3) Viene mantenuto un alto livello di biodiversità, in particolare negli ecosistemi naturali, con attenzione alle specie affini a quelle coltivate, nei luoghi di origine della variabilità genetica.

Quali sono adesso le differenze di possibile utilità fra i metodi tradizionali di miglioramento genetico e quello che si può ottenere con le moderne biotecnologie?

a) Il vantaggio essenziale delle nuove tecniche sta nel fatto che accelerano il trasferimento di geni da un organismo ad un altro e lo rendono limitato con sicurezza al solo gene trasferito. Con l’incrocio, infatti, si mettono insieme molte diecine di migliaia di geni di due genitori diversi per cui, se l’operazione ad esempio è quella del trasferimento da una varietà poco produttiva o da una specie affine di un gene per una resistenza a stress ad un’altra varietà con buone caratteristiche produttive, dobbiamo, dopo il primo incrocio, incrociare di nuovo i prodotti con la varietà buona, selezionando ogni volta fra i figli quelli che hanno la giusta combinazione dei caratteri e cioè in gran parte il corredo ereditario della varietà "ricevente" con l’aggiunta del gene per la resistenza. Questo lavoro prende in media 15-20 anni. Se la stessa operazione potesse essere fatta con i metodi biotecnologici la durata prevista potrebbe essere sui 4-5 anni e la spesa infinitamente minore. Con il vantaggio che, se si usa il metodo tradizionale e si cerca di introdurre una resistenza ad un patogeno per ridurre l’uso di pesticidi, quando finalmente ci si riesce, è altamente probabile che il patogeno stesso si sia nel frattempo evoluto e sia in grado di infettare le piante resistenti alla sua precedente "versione".

b) Tuttavia questo vantaggio reale fino ad ora è stato molto poco utilizzato proprio perché si è puntato ad ottenere il risultato sensazionale che facesse guadagnare rapidamente e molto, immettendo sul mercato prodotti completamente nuovi e teoricamente molto competitivi. Questo in base alla differenza fondamentale fra le biotecnologie e i metodi tradizionali che consiste nel fatto che con le prime è possibile trasferire geni non solo da organismi vicini dal punto di vista genetico al ricevente ma anche da quelli molto lontani. Questi geni non si sono "coevoluti" con quelli dell’ospite e possono quindi interagire, come abbiamo visto, con effetti non del tutto prevedibili con questo o con altri componenti degli ecosistemi con cui la specie coltivata ma non quella originaria si può incrociare. Il processo, in questo caso, può essere a catena e portare allo squilibrio di sistemi genetici precedentemente non comunicanti. I nuovi geni, inoltre, i cui prodotti non sono mai stati presenti in organismi di uso alimentare, domestici o vicini ad essi, pongono problemi anche dal punto di vista della salute al pari delle altre "nuove sostanze" (additivi di vario genere, ad esempio) che sono presenti negli alimenti e anche dei nuovi farmaci immessi nel commercio.

c) Inoltre, come si è discusso in precedenza, le nuove biotecnologie vengono introdotte in un contesto economico specifico e i loro effetti sono influenzati negativamente dalla aggressività delle multinazionali dominanti, in gran parte derivanti dalla industria chimica e quindi lontane sia dalla agricoltura che dalla alimentazione. Per quanto riguarda il rapporto Nord-Sud, infatti, questo è, nel caso delle biotecnologie, ulteriormente peggiorato rispetto alla rivoluzione verde, a causa della legislazione brevettuale, molto più rigida in questo caso, della chiusura del mercato dominato quasi totalmente da tre multinazionali, del quasi totale controllo in questo campo da parte delle multinazionali chimiche sui prodotti destinati alla agricoltura, della tendenza non solo a brevettare geni prelevati dal Sud ma anche meteriali e processi sviluppatisi e mantenutisi in quei Paesi (è recente il tentativo di brevettare il riso Basmati e lo stesso curry indiano). Il dominio della chimica sulla agricoltura ha conseguenze non indifferenti se si pensa che le politiche agricole, come si diceva, tendono proprio ad una diminuzione di consumo proprio di prodotti chimici quali i diserbanti mentre le grandi imprese biotecnologiche sono quelle che li producono. Non a caso uno dei due prodotti biotecnologici largamente coltivati sono, appunto, piante resistenti ad erbicidi prodotte insieme a questi dalla stessa impresa.

Da tutto questo sembra discendere con una certa chiarezza non una definizione precisa delle biotecnologie sostenibili ma una loro elencazione per categorie, che tenga conto dei dati ora discussi sull’uso dei metodi tradizionali di miglioramento genetico e, contemporaneamente, dei pericoli presenti nell’uso dei metodi biotecnologici, evitando, per quanto possibile, i danni derivanti dall’uso di ambedue. Proviamo quindi a dare alcuni elementi per un elenco di cose fattibili tenendo presente, ripeto, che bisogna evitare, per quanto possibile, di introdurre geni provenienti da organismi molto diversi da quelli coltivati, non utilizzare geni i cui prodotti possano essere dannosi alla salute, progettare nuove varietà e razze che abbiano caratteristiche tali da migliorare lo stato degli ecosistemi dell’ambiente dell’agricoltura, operare in campo internazionale perché migliori lo stato della biodiversità e siano più positivi i rapporti fra Nord e Sud del Mondo.

Biotecnologie non invasive
Esistono metodi molecolari molto raffinati che permettono di individuare in uno stadio di sviluppo precoce piante e animali che abbiano caratteristiche produttive sostenibili positive. Questi metodi non sono molto diversi da quelli utilizzati per identificare gli esseri umani, per le diagnosi prenatali e, in genere, per la prevenzione di malattie ereditarie, e si basano non sulla modificazione ma sulla identificazione accurata dei corredi genetici. L’uso di tali metodi è estremamente utile in quanto fa risparmiare molto tempo accelerando i processi di selezione, e anche denaro in quanto impedisce l’allevamento e la riproduzione di organismi non utilizzabili per il miglioramento.

Organismi sostenibili ottenuti attraverso la modulazione dei geni esistenti e l’introduzione di geni derivanti da corredi genetici affini
Si tratta qui di compiere operazioni di modificazione del patrimonio genetico, identiche a quelle effettuate con il miglioramento genetico tradizionale, in minor tempo e con risultati migliori dal punto di vista della sostenibilità. La modulazione quantitativa della espressione di geni già esistenti si ottiene modificando il DNA che sta normalmente a monte dei geni veri e propri (i cosiddetti "promotori") che hanno appunto la funzione di "dire" al gene quanto, dove e quando dovrà esprimersi. Queste operazioni permetterebbero di migliorare la qualità degli alimenti facendo funzionare di più i geni positivi, aumentare la produzione di sostanze naturali di uso farmaceutico da parte delle piante officinali e di quelle che si consumano normalmente, di facilitare la assunzione di alimenti dal terreno da parte della pianta riducendo il fabbisogno di fertilizzanti, di aumentare la produzione favorendo la fotosintesi e il rapporto sintesi consumo, ecc. La modificazione dei promotori potrebbe essere effettuata in laboratorio direttamente, o introducendo varianti già presenti in varietà della specie considerata o di specie affini. Il trasferimento di resistenze o di geni che migliorano la qualità del prodotto o ne facilitano la digeribilità o, ancora, introducono caratteristiche alimentari che erano presenti un tempo nella specie ma che si sono perse con la selezione; analogamente potrebbe essere fatto utilizzando la variabilità genetica naturale della specie in esame o di specie affini presenti nelle riserve di variabilità genetica del Sud del Mondo con opportuni accordi con quei paesi che comportino anche il trasferimento delle stesse tecnologie su piante di loro interesse.

Organismi che migliorino lo stato dell’ambiente
Le resistenze naturali allo stress di cui sopra potrebbero essere utilizzate per produrre piante resistenti alla salinità ed alla desertificazione, oppure capaci di immobilizzare inquinanti presenti nel terreno e nelle acque o anche di migliorare la interazione con i microrganismi del terreno facilitando, ad esempio, la fissazione dell’azoto e diminuendo contemporaneamente l’uso di fertilizzanti chimici.

Accentuazione delle caratteristiche dei prodotti tipici
Anche qui si potrebbe agire sui promotori di geni già esistenti responsabili dei profumi, dei gusti, del colore, di altre caratteristiche qualitative utili per le produzioni tradizionali e tipiche, in particolare dei paesi mediterranei come il nostro e di quelli del Sud del Mondo.

Gli esempi di cui sopra sono, naturalmente, solo alcuni e vanno tutti nella direzione di una agricoltura più sostenibile ottenuta con metodi che accelerano e rendono più facile la conversione della agricoltura tradizionale ad alto impatto ed alto costo energetico e chimico. Parallelamente alla scelta del carattere da migliorare e del metodo (il meno invasivo possibile) da usare, bisognerà comunque utilizzare contemporaneamente qualunque accorgimento che eviti pericoli possibili per gli ecosistemi e la salute. Alcuni di questi accorgimenti possono essere:

- la trasformazione con caratteristiche buone di più varietà di piante possibili ad evitare che venga perso il germoplasma che non le possiede;

- la utilizzazione di marcatori che permettano di individuare gli individui modificati ma non consistano in resistenze ad antibiotici o ad altri geni potenzialmente dannosi;

- la utilizzazione di metodi di trasformazione che riducano al minimo lo scambio dei geni trasferiti con altre piante. Sono da privilegiare quindi le piante a propagazione non sessuale (alberi da frutto, piante ornamentali, ecc.) e le trasformazioni di organelli (cloroplasti, mitocondri) che non si trasmettono con il polline;

- lo sviluppo di sistemi territoriali di monitoraggio degli organismi transgenici;

- la azione internazionale volta alla estensione di queste pratiche e la contemporanea riduzione delle altre pericolose, nonché della importazione e coltivazione degli organismi relativi;

- la azione internazionale in favore del Sud del Mondo, di accordi reciproci nel rispetto della Convenzione per la Biodiversità, per la utilizzazione delle tecniche per la biotecnologia sostenibile per il miglioramento, nel mantenimento delle caratteristiche tradizionali delle colture e quindi delle culture locali (della biodiversità umana e dei cibi).

Quelli che ho elencato sono alcuni criteri ed esempi che indicano quali possono essere biotecnologie veramente sostenibili. Sono convinto che la limitazione a queste, nella prassi reale, non sarà molto facile e comunque sarà molto difficile evitare la importazione di prodotti diversi. A mio parere il criterio da seguire è quello di incentivare nel nostro Paese questo tipo di biotecnologie facendone la base per una fetta di mercato non pericolosa che non impedisca, ma anzi faciliti, la esportazione dei nostri prodotti tipici e ne faccia una bandiera utilizzando, per altri eventuali prodotti, i criteri di massima rigidità nel controllo della loro diffusione e della diffusione di geni potenzialmente pericolosi inseriti o presenti nelle derrate alimentari. In altre parole, si tratta di usare tutte le leve che il mercato e la legislazione internazionale e nazionale di prevenzione ci offrono per facilitare la riconversione delle biotecnologie ed utilizzare, nel contempo, tutte le possibilità positive che offrono. Nella coscienza che un divieto assoluto nel solo nostro Paese non avrebbe davvero la efficienza di quello del nucleare in quanto i prodotti vegetali e animali non sono completamente controllabili, non fosse altro che per il fatto che si muovono da sé e che sono presenti nelle derrate.